CN112156301A - 一种基于电阻抗成像的呼吸机peep自动优化设置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，包括以下步骤：S1.对测试者采集每个呼吸周期内的EIT数据和呼吸机数据；S2.获得EIT功能图像和气道开口处压力Po‑呼吸周期曲线图像；S3.采用基于潮气变化的算法计算测试者每个呼吸周期所对应的肺部全局通气均匀性指数HI；S4.获得全局通气均匀性指数HI的最小值HImin，并得到最小值HImin相应的呼吸周期Tmin，根据气道开口处压力P0‑呼吸周期曲线图像进一步获得呼吸周期Tmin所对应的气道开口处压力Po的值作为最佳PEEP值，并将最佳PEEP值作为输入至呼吸机中，完成PEEP值的优化设置。本发明解决了呼吸机使用中测试者的PEEP自动实时优化设置，使测试者达到更好的机械通气效果，实现肺部保护性通气。

Description

一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法
技术领域
本发明涉及机械通气技术领域，更具体的说是涉及一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法。
背景技术
机械通气是目前临床上广泛使用的纠正低血氧症和高碳酸症的一种生命支持的方法，主要适用于肺部疾病所致的周围性呼吸衰竭、严重创伤、感染、中枢性呼吸衰竭以及术后的生命支持等。使用机械通气时，为了避免肺泡随着呼吸而反复张开闭陷，导致氧合和通气无法改善，因而需要在呼气末期呼吸道内保持的一定正压，这一正压被称为是呼气末正压(Positive end-expiratory pressure,PEEP)，其单位为厘米水柱(cmH2O)。PEEP值的合理设定对机械通气很重要，是实施肺保护性通气的重要途径。当PEEP值设定较小时，已张开肺泡会在呼气末再次塌陷，机械通气起不到改善氧合和通气的效果；而设定过大时，肺泡会过度膨胀，进而引发或加重低氧血症。
目前最常用的方法是呼气末气道阻断法和食管气囊法，但都存在未考虑不同肺区的差异性、测定手法时间的影响。肺功能的整体参数，如血气值、动态呼吸力学指数和静态压力-容积(P/V)曲线的斜率等所提供的信息同样没有考虑到肺的区域性不均匀性，因此有时可能具有误导性。此外，上述PEEP测定方法都存在时间间隔长、需手动输入呼吸机设置，无法满足临床实践中要求PEEP实时设置要求，进而连续输入呼吸机，以达到更好的气体交换效果。
因此，如何提供一种能使测试者达到更好的机械通气效果基于电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography,EIT)的呼吸机PEEP自动优化设置方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，解决了呼吸机使用中测试者的PEEP自动实时优化设置，使测试者达到更好的机械通气效果，实现肺部保护性通气。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，包括以下步骤：
S1.选取测试时间段，在所述测试时间段内，同时对测试者实时采集每个呼吸周期内的EIT数据和呼吸机数据；
S2.对所采集到的所述EIT数据和所述呼吸机数据进行处理，分别获得EIT功能图像和气道开口处压力Po-呼吸周期曲线图像；
S3.从所述EIT功能图像中选取潮气变化图像作为关键帧，采用基于潮气变化的算法计算测试者每个呼吸周期所对应的肺部全局通气均匀性指数HI；
S4.获得所述全局通气均匀性指数HI的最小值HImin，并得到最小值HImin相应的呼吸周期Tmin，根据所述气道开口处压力P0-呼吸周期曲线图像进一步获得呼吸周期Tmin所对应的气道开口处压力Po的值作为最佳PEEP值，并将所述最佳PEEP值实时反馈并输入至呼吸机中，完成PEEP值的优化设置。
优选的，通过EIT***获取测试时间段内测试者每个呼吸周期内的EIT数据，具体的方法步骤为：
所述EIT***通过电极向人体胸腔注入毫安级电流，利用测量电极测量胸腔表面电压值，选取电压值最小的帧作为参考帧，进行EIT功能图像的重建。
优选的，通过呼吸机对测试者进行通气，获取当前PEEP设置值下的每个呼吸周期内的潮气量和气道开口处压力Po。
优选的，S3中从所述EIT功能图像中选取潮气变化图像作为关键帧的具体内容包括：
将一个呼吸周期内潮气图像像素和最小的帧作为呼气末帧De，像素和最大的帧作为吸气末帧Di。
优选的，全局通气均匀性指数HI的具体计算方法为：
Figure BDA0002726767030000021
式中，
Figure BDA0002726767030000031
为测试时间段内所有呼气末帧De像素的平均值，
Figure BDA0002726767030000032
为测试时间段内所有吸气末帧Di像素的平均值，Median(Dall)为测试时间段内所述EIT功能图像中全部帧的像素值的中位数，∑Dall为测试时间段内所述EIT功能图像中全部帧的像素值之和。
优选的，S4中，根据所获取到的所有全局通气均匀性指数HI，通过建立HI-呼吸周期曲线图像，HI-呼吸周期曲线的最低点则为最小值HImin，最低点所对应的呼吸周期则为Tmin。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，该方法利用EIT技术无创、连续对肺部机械通气状态进行实时监测，获得EIT功能图像，用HI指数量化肺内气体分布，进而对PEEP进行优化，能够根据患者的病情随时、连续、自动设置呼吸机的最佳的机械通气参数，避免呼气末肺泡的萎陷，气道陷闭和肺膨胀不全，改善通气和氧合，满足患者肺部气体交换的要求，最大限度地降低因不当的机械通气参数设置对肺部造成的损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1.选取测试时间段，在测试时间段内，同时对测试者实时采集每个呼吸周期内的EIT数据和呼吸机数据；
S2.对所采集到的EIT数据和呼吸机数据进行处理，分别获得EIT功能图像和气道开口处压力Po-呼吸周期曲线图像；
S3.从EIT功能图像中选取潮气变化图像作为关键帧，采用基于潮气变化的算法计算测试者每个呼吸周期所对应的肺部全局通气均匀性指数HI；
S4.获得全局通气均匀性指数HI的最小值HImin，并得到最小值HImin相应的呼吸周期Tmin，根据气道开口处压力P0-呼吸周期曲线图像进一步获得呼吸周期Tmin所对应的气道开口处压力Po的值作为最佳PEEP值，并将最佳PEEP值实时反馈并输入至呼吸机中，完成PEEP值的优化设置。
为了进一步实施上述技术方案，通过EIT***获取测试时间段内测试者每个呼吸周期内的EIT数据，具体的方法步骤为：
EIT***通过电极向人体胸腔注入毫安级电流，利用测量电极测量胸腔表面电压值，选取电压值最小的帧作为参考帧，进行EIT功能图像的重建。
为了进一步实施上述技术方案，通过呼吸机对测试者进行通气，获取当前PEEP设置值下的每个呼吸周期内的潮气量和气道开口处压力Po。
为了进一步实施上述技术方案，S3中从EIT功能图像中选取潮气变化图像作为关键帧的具体内容包括：
将一个呼吸周期内潮气图像像素和最小的帧作为呼气末帧De，像素和最大的帧作为吸气末帧Di。
为了进一步实施上述技术方案，全局通气均匀性指数HI的具体计算方法为：
Figure BDA0002726767030000041
式中，
Figure BDA0002726767030000042
为测试时间段内所有呼气末帧De像素的平均值，
Figure BDA0002726767030000043
为测试时间段内所有吸气末帧Di像素的平均值，Median(Dall)为测试时间段内EIT功能图像中全部帧的像素值的中位数，∑Dall为测试时间段内EIT功能图像中全部帧的像素值之和。
为了进一步实施上述技术方案，S4中，根据所获取到的所有全局通气均匀性指数HI，通过建立HI-呼吸周期曲线图像，HI-呼吸周期曲线的最低点则为最小值HImin，最低点所对应的呼吸周期则为Tmin。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.选取测试时间段，在所述测试时间段内，同时对测试者实时采集每个呼吸周期内的EIT数据和呼吸机数据；
S2.对所采集到的所述EIT数据和所述呼吸机数据进行处理，分别获得EIT功能图像和气道开口处压力Po-呼吸周期曲线图像；
S3.从所述EIT功能图像中选取潮气变化图像作为关键帧，采用基于潮气变化的算法计算测试者每个呼吸周期所对应的肺部全局通气均匀性指数HI；
S4.获得所述全局通气均匀性指数HI的最小值HImin，并得到最小值HImin相应的呼吸周期Tmin，根据所述气道开口处压力P0-呼吸周期曲线图像进一步获得呼吸周期Tmin所对应的气道开口处压力Po的值作为最佳PEEP值，并将所述最佳PEEP值实时反馈并输入至呼吸机中，完成PEEP值的优化设置。
2.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，其特征在于，通过EIT***获取测试时间段内测试者每个呼吸周期内的EIT数据，具体的方法步骤为：
所述EIT***通过电极向人体胸腔注入毫安级电流，利用测量电极测量胸腔表面电压值，选取电压值最小的帧作为参考帧，进行EIT功能图像的重建。
3.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，其特征在于，通过呼吸机对测试者进行通气，获取当前PEEP设置值下的每个呼吸周期内的潮气量和气道开口处压力Po。
4.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，其特征在于，S3中从所述EIT功能图像中选取潮气变化图像作为关键帧的具体内容包括：
将一个呼吸周期内潮气图像像素和最小的帧作为呼气末帧De，像素和最大的帧作为吸气末帧Di。
5.根据权利要求4所述的一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，其特征在于，全局通气均匀性指数HI的具体计算方法为：
Figure FDA0002726767020000021
式中，
Figure FDA0002726767020000022
为测试时间段内所有呼气末帧De像素的平均值，
Figure FDA0002726767020000023
为测试时间段内所有吸气末帧Di像素的平均值，Median(Dall)为测试时间段内所述EIT功能图像中全部帧的像素值的中位数，∑Dall为测试时间段内所述EIT功能图像中全部帧的像素值之和。
6.根据权利要求1所述的一种基于电阻抗成像的呼吸机PEEP自动优化设置方法，其特征在于，S4中，根据所获取到的所有全局通气均匀性指数HI，通过建立HI-呼吸周期曲线图像，HI-呼吸周期曲线的最低点则为最小值HImin，最低点所对应的呼吸周期则为Tmin。
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